Kvanttipistetransistoreista joustava vaihtoehto elektroniikalle

Kulta- (Au) ja Indium (In) -kontaktipintojen avulla tutkijat luovat kaksi keskeistä tyyppiä kvanttipistetransistoreita samalle alustalle, mikä avaa oven joukolle innovatiivista elektroniikkaa.

Los Alamos National Laboratoryn tutkijat ja heidän yhteistyökumppaninsa Kalifornian Irvine yliopistosta, ovat luoneet perustan myrkyttömille kvanttipisteisille elektronisille rakenneosille ja käyttäneet niitä toiminnallisten logiikkapiirien kokoamiseen.

Innovaatio lupaa halvemman ja valmistusta helpottavan lähestymistavan monimutkaisiin elektronisiin laitteisiin, jotka voidaan valmistaa kemian laboratoriossa yksinkertaisilla, liuoksiin perustuvilla tekniikoilla ja tarjoavat kauan etsittyjä komponentteja useille innovatiivisille laitteille.

"Myrkyttömiin kvanttipisteisiin perustuvien sähköisten rakenteiden uuden lähestymistavan potentiaalisia sovelluksia ovat tulostettavat piirit, joustavat näytöt, laboratorio sirulla -diagnostiikka, puettavat laitteet, lääketieteellinen testaus, älykkäät implantit ja biometriikka", sanoo Victor Klimov, puolijohteisiin nanokiteisiin erikoistunut fyysikko Los Alamosista.

Kolloidiset puolijohteiset nanohiukkaset, jotka valmistetaan kemiallisilla menetelmillä ilman pudastiloja, ovat tekniikka, jossa hyödynnetään pienikokoisia ja kvanttimekaniikan suoraan ohjaamia partikkeleita eli kvanttipisteitä.

Kolloidinen kvanttipiste koostuu puolijohdeytimestä, joka on peitetty orgaanisilla molekyyleillä. Tämän hybridiluonnon seurauksena ne yhdistävät hyvin ymmärrettyjen perinteisten puolijohteiden edut molekyylijärjestelmien kemialliseen monipuolisuuteen. Nämä ominaisuudet houkuttelevat uuden tyyppisten joustavien elektronisten piirien toteuttamisessa, jotka voitaisiin tulostaa käytännöllisesti katsoen mille tahansa pinnalle, muoville, paperille ja jopa ihmisen iholle.

Ensimmäiset kvanttipistetransistorit esiteltiin melkein kaksi vuosikymmentä sitten. Komplementaaristen n- ja p-tyyppisten laitteiden integrointi samaan kvanttipistekerrokseen pysyi kuitenkin pitkäaikaisena haasteena. Lisäksi suurin osa alan ponnisteluista on keskittynyt myrkyllisiin raskasmetalleihin, kuten lyijyyn ja kadmiumiin perustuviin nanokiteisiin.

Los Alamosin tutkijoiden vetämä ryhmä on nyt osoittanut, että käyttämällä kupari-indium-selenidiä (CuInSe2) kvanttipisteinä, he pystyivät vastaamaan sekä myrkyllisyysongelmaan että saavuttamaan samanaikaisesti n- ja p-transistorit samassa kvanttipistekerroksessa. Todisteena kehitetyn lähestymistavan käytännön hyödyllisyydestä he loivat loogisia toimintoja tekeviä piirejä.

Klimovin ryhmän innovaatio oli määritellä p- ja n-tyyppiset transistorit soveltamalla kahta erityyppistä metallikontaktia (kulta ja indium). Piiri täydennettiin saostamalla yhteinen kvanttipintakerros ennalta kuvioitujen kontaktien päälle.

"Tämä lähestymistapa sallii mielivaltaisen määrän komplementaarisia p- ja n-tyypin transistoreita integroitua samaan kvanttipistekerrokseen, joka on valmistettu jatkuvana, kuvioimattomana kalvona tavallisen kehrepinnoitteen avulla", Klimov sanoi.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttipisteitä edullisesti ja tarkasti

Kvanttipiste mittaa ja kaappaa